(PhysOrg.com) - El óxido de propileno es un importante producto químico a granel que se utiliza principalmente en la producción de plásticos de poliuretano. En la actualidad, El óxido de propileno generalmente se hace a partir de propileno (propeno) en un proceso que usa cloro como agente oxidante. Esto da como resultado subproductos no deseados, así como compuestos orgánicos clorados tóxicos. Las rutas alternativas existentes son en su mayoría complicadas y antieconómicas. El desarrollo de una síntesis de óxido de propileno respetuoso con el medio ambiente con oxígeno como agente oxidante ocupa un lugar destacado en la lista de deseos.
Los investigadores japoneses han desarrollado ahora un nuevo catalizador que acerca este objetivo. Como informan los científicos que trabajan con Masatake Haruta en la revista Angewandte Chemie , el catalizador se basa en racimos de oro y un soporte especial que contiene titanio.
En la oxidación de propileno (propeno, CH 3 -CH =CH 2 ) a óxido de propileno (óxido de propeno), un átomo de oxígeno se inserta formalmente en el doble enlace. Esto forma un anillo que contiene dos átomos de carbono y un átomo de oxígeno. El uso de oxígeno como agente oxidante no se había considerado antes porque la molécula de oxígeno (O 2 ) solo se puede dividir en átomos de oxígeno individuales con el aporte de una gran cantidad de energía. Es más, el propileno reacciona preferentemente con oxígeno atómico para formar acroleína y no el óxido de propileno deseado. Se busca ansiosamente un catalizador adecuado, y ha llegado a ser visto como el "santo grial" de la investigación de catalizadores. Ha habido una serie de desarrollos catalíticos que no han sido del todo satisfactorios.
Sobre la base de trabajos anteriores, Haruta y su equipo han podido dar un paso más. Su nuevo catalizador consiste en racimos de oro, que tienen un tamaño inferior a 2 nm, depositado sobre un soporte especial de silicalita que contiene titanio. “Es importante que el oro utilizado no esté en forma de nanopartículas, pero está en racimos, ”Enfatiza Haruta. Aunque estos dos términos a menudo se usan indistintamente en la literatura, hay diferencias importantes. Los clústeres de oro se definen explícitamente, estructuras nanoscópicas estructuralmente uniformes, mientras que las nanopartículas de oro son partículas con un tamaño en el rango nanométrico que no tienen un tamaño ni una estructura uniformes.
"Nuestros racimos de oro pueden convertir el oxígeno y el agua en especies de hidroperóxido, que se transfieren a los centros de titanio vecinos, ”Explica Haruta. “Las especies de hidroperóxido de titanio resultantes (Ti-OOH) son los verdaderos socios de reacción del propileno, que se convierte en óxido de propileno ".
“Los rendimientos y selectividades que hemos logrado hasta ahora son inadecuados para un proceso industrial, ”Dice Haruta, "sin embargo, nuestro catalizador es otro hito importante en el camino hacia una síntesis ecológica de óxido de propileno ".
Más información: Masatake Haruta, Epoxidación de propeno con dioxígeno catalizado por racimos de oro, Edición internacional Angewandte Chemie 2009, 48, No. 42, 7862-7866, doi:10.1002 / anie.200903011
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